专利名称：微小型双主轴义齿修复机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗器械，尤其是一种牙科设备，具体地说是ー种放置在牙医办公桌上能现场为患者制作义齿的微小型双主轴义齿修复机。
背景技术：
目前，我国口腔医学修复体的制作方式绝大部分是延续了传统手工制造エ艺方法，此制造法效率低，精度不高，増加了治疗的周期，不能满足患者快速恢复牙齿功能的要求。近年来随着CAD/CAM技术的不断深入及其在口腔修复领域中的广泛应用，义齿修复进入数字化阶段，修复体制作质量和效率大幅度提升。义齿数控加工设备是口腔CAD/CAM 技术的关键组成部分，直接关系到义齿加工性能的优劣。目前，国内口腔CAD/CAM技术仍停留在试验阶段，通常采用通用数控机床进行义齿数字化加工，且针对口腔义齿修复专用机床的研究较少，研究成果更是寥寥无几。现有的义齿加工设备存在以下几点问题1.采用通用三轴数控机床进行义齿加 エ，机床体积庞大，无法满足口腔医生室内操作的需求。2.三轴数控机床的义齿加工时间长，患者等待时间久。3.通用机床操作复杂，未经专业训练的人员无法操作机床，限制了义齿修复数字化的进程。4.已有的双主轴义齿加工机床机械结构复杂，系统开发难度大，加工精度不高。为解决上述义齿修复设备存在的诸多缺陷，本发明的任务在于设计制造一种义齿加工设备，其具有双主轴系统，两主轴同步加工，加工效率高；机床各部件结构设计紧凑，体积小巧，适宜口腔医院临床操作；机床具有独特的刀库系统以及エ件装夹装置，自动化程度高，操作简便。
发明内容
本发明的目的是针对现有的义齿加工设备存在的体积大，制作周期长，操作不方便的问题，设计ー种加工效率高、体积小巧、操作方便的放置在牙医办公桌上能现场为患者制作义齿的微小型双主轴义齿修复机。本发明的技术方案是
ー种微小型双主轴义齿修复机，它包括底座40和安装在底座40上的第一电主轴系统 20、第二电主轴系统90、电气箱10和エ件旋转机构70，其特征是所述的第一主轴系统20和第二主轴系统90呈同轴线布置，第一电主轴系统20和第二电主轴系统90上安装的刀具及エ件旋转机构70上安装的エ件均伸入加工空间60中且呈水平面垂直安装；所述的第一电主轴系统20和第二电主轴系统90均安装在各自的X轴向进给机构30上；所述的エ件旋转机构30安装在Y轴进给机构100上，Y轴进给机构100安装在Z轴进给机构120上， Z轴进给机构120安装在底座40上；在所述Y轴进给机构100上还安装有刀库系统50。所述的X轴向进给机构30由X向丝杆32、X向丝杠螺母33、X向丝杠螺母支座34、X向导轨35、X向进给步进电机36、X向同步轮37、X向同步带38和X向滑块39组成，所述的X 向导轨35和X向进给步进电机36固定安装在底座40上，X向进给步进电机36通过X向同步轮37和X向同步带28带动X向丝杆32转动的同时带动X向丝杠螺母33和X向丝杠螺母支座；34移动，从而带动与X向丝杠螺母支座34相连的第一电主轴系统20或第二电主轴系统90在X向滑块39的约束下X向导轨35移动。所述的第一电主轴系统20和第二电主轴系统90的结构相同，它们均包括电主轴 26、电主轴夹持器25和水套对，所述的电主轴沈安装在电主轴夹持器25上，电主轴夹持器25安装在拖板27上，拖板27安装在X轴向进给机构30的X向滑块四和X向丝杠螺母支座34上，水套M安装在电主轴沈的刀具夹持端上，在电主轴沈的端部安装有水套端盖 23，水套端盖23上设有喷水孔22，喷水孔22的进水端与水套M的内腔相连通，水套M的冷却液进ロ 2 位于电主轴夹持器25上，在主轴夹持器25上还设有防止切削及冷却液进入水套中的正压密封气体进ロ 25d，正压密封气体进ロ 25d通过管道与气泵相连。所述的Z轴进给机构120包括Z向进给电机121、Z向拖板122和Z向导轨123，Z 向拖板122呈L形结构，Z向拖板122通过Z向滑块124安装在Z向导轨123上，Z向进给电机121通过同步带带动Z向丝杠转动，Z向丝杠带动Z向螺母125移动进而带动Z向拖板122在Z向滑块124的约束下沿导轨123移动。所述的Y轴进给机构100包括Y向电机101、Y向导轨102和Y向拖板103，Υ向电机101安装在Z轴进给机构120的Z向拖板122上，Y向拖板103通过滑块104活动安装在Y向导轨102上的同时与Y向丝杠螺母相连，Y向丝杠螺母与Y向丝杆相连，Y向丝杆通过同步带与Y向电机101上的同步轮相连，Y向电机101带动同步轮转动，同步轮带动同步带转动，同步带带动Y向丝杠转动，Y向丝杠带动Y向螺母移动，Y向螺母带动Y向拖板103 在Y向导轨102上作上下移动。所述的エ件旋转机构70安装在Y向拖板103上，エ件71通过エ件安装坐72安装在エ件旋转轴75上，エ件旋转轴75的一端通过轴承支承在Y向拖板103上，另一端通过エ 件旋转联轴器73与エ件旋转控制电机74相连，エ件旋转控制电机74固定在与Y向拖板 103整体相连的支架76上。所述的エ件安装坐72的端面设有与エ件71的エ件定位平面71c相配的安装坐定位平面72b，在安装坐定位平面72b的ー侧设有エ件夹紧螺栓孔72a，エ件71上设有相应的供螺栓插入定位的工作夹紧部位71a，安装坐定位平面72b上设有与エ件周向定位槽71d相配的エ件周向定位凸台72c。7、根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的刀库系统50安装在Y向拖板103上，刀具21放置在卡刀块M上，卡刀块M安装在刀架53上，刀架53穿过Y向拖板103上的导向孔与刀库运动丝杆52相连，刀库运动丝杆 52与刀库控制电机51相连，刀库控制电机51带动刀库运动丝杆52转动，刀库运动丝杆52 通过螺纹带动刀架53在导向孔中移动从而带动卡刀块M移向或移离第一电主轴系统20 或第二电主轴系统90实现自动换刀。所述的卡刀块M由U形卡槽Ma、定位钢珠5 和弹簧54d组成，U形卡槽Ma的圆弧形底部尺寸与刀具21的刀杆上的卡刀部位尺寸相配，钢珠5 安装在U形卡槽5 的一侧中并与弹簧^d的一端相抵，刀具21压入U形卡槽5 吋，刀杆的圆周压迫钢珠5 进入安装孔中，刀杆压装到位后，钢珠5 在弹簧Md的作用下弹出压在刀杆的圆周面上， 使刀杆定位在U形卡槽5 中。本发明的有益效果
本发明的主轴系统采用高速电主轴作为刀具驱动主体，取代齿轮式主轴系统(电机通过连杆、齿轮驱动刀具旋转)。该主轴系统消除了传动误差，精简了机构的体积且速度控制方便、精确，保证了机床的加工精度。本发明的主轴系统为双主轴相向结构，能够对同一零件同时双面加工，加工效率提高一倍，且两个主轴具有高度同心定位精度，保证双面加工吋，交界面尺寸的吻合。本发明体积小，结构紧凑，可实现义齿加工设备的桌面化，基本尺寸可控制在 65cm*60cm*30cm以内，各项尺寸正负不超过10cm。本发明的各轴进给机构(双X轴、Y轴、Z轴进给机构)采用齿型皮带传动动力，传动效率高，机床轻便；传动比固定，传动平稳，无打滑现象。本发明采用双导轨结构。每个移动平台拥有两个相互平行的移动导轨，导轨分布在传动丝杠的两侧，且对称分布。本发明具有左右对称式双X轴进给机构。双X轴进给机构横向水平放置，左右两 X轴进给机构的移动平台共面，导轨共线，并联式运动。本发明采用双主轴结构。主轴依附于X轴进给机构，随X轴可以水平直线移动。其装配结构仍为左右对称式，且两主轴高度同心。主轴系统采用电主轴作为刀具驱动主体，电机与刀具间没有传动部件，传动误差小。本发明的主轴夹持器可以实现电主轴在X轴运动平台上的固定，可以方便电主轴的装卸，而且还负责电主轴的冷却。夹持器使用螺栓紧固电主轴，拆卸自由。夹持器前表面设有通孔，为电主轴的冷却液入口，夹持器端面设有多个较小通孔，为冷却液的出口。夹持器另一面也有一通孔，通入正压气体，确保冷却液在电主轴和夹持器间的密封不泄露。本发明的冷却系统的冷却液的流向由夹持器一孔流入，由水套端盖流出，冲击在刀具末端，冷却液流速由无刷电机控制器单独控制。本发明的冷却液也可作为刀具的润滑液使用。本发明的刀库中的刀具类型及数量基本固定，刀具类型是定制的磨头针状刀具， 每个主轴配备两把刀具，分别用于粗加工和精加工。本发明的刀夹与刀具采用间隙配合，刀夹ー侧采用弹簧弹珠锁紧。刀具最大直径处与弹珠接触，压缩弹簧，刀具到达刀夹最底部吋，弹簧反弹将刀具锁死固定。本发明的使用的刀具为定制的磨头针状球头刀，刀具主要由三个部位組成刀具加工部位、刀夹夹持部位以及主轴装夹部位，三个部位以两个轴颈分隔开。刀具的轴颈部位用于刀具在主轴安装时的定位。刀具主体选用硬质合金材料，刀具的加工部位有一金刚石磨粒镀层。义齿加工 エ艺包含粗加工和精加工两部分，分别采用Φ2球头刀具和Φ1球头刀具。本发明的エ件装夹机构的端面有一圓柱形凸台(北)，限制エ件旋转自由度；圆柱表面有一螺栓孔，与エ件圆弧面成45°倾角，限制エ件的轴向移动。为配合该装夹定位要求，エ件末端设有ー装夹部位(由扁平凸台和细长圆柱組成)，凸台上有一矩形槽，用于圆周定位；圆柱上有一圓弧槽，用于轴向定位，以螺栓锁死。本发明与数控扫描设备相连，可实现即时加工义齿。
本发明结构较为简单，成本低，使用方便，无需专业人员操作。
图1是本发明的结构示意图。图2是图1的后视结构示意图。图3是本发明的X轴向进给机构原理示意图。图4是图1中的反映本发明主轴系统的A部局部放大结构示意图。图5是本发明的主轴冷却液系统和气密封系统结构示意图。图6是本发明的刀库系统和工作旋转机构示意图。图7是图6的エ件装机构局部放大图C。图8是图6的刀具装夹机构局部放大图B。图中10为电气箱，20为主轴系统，30为X向进给机构，40为底座，50为刀库系统， 60为加工空间，70为エ件旋转机构，100为Y轴进给机构，120为Z轴进给系统，130为气泵， 140为水泵，31为丝杠轴承，32为X向丝杠，33为X向丝杠螺母，34为丝杠螺母支座，35为 X向导轨，36为X向进给控制步进电机，38为X向同步轮，39为X向滑块，21为刀具，22为喷水头，23为水套端盖，24为水套，25为主轴夹持器，25a为冷却液进ロ，25b为主轴夹持器定位夹紧孔，25c为主轴夹紧螺栓孔，25d为正压密封气体进ロ，沈为电主轴，2 冷却液出水ロ，24b为冷却液通道，24c为水套内腔，24d为冷却液密封槽，51为刀库控制电机，52为刀库运动丝杠，53为刀架，54为卡刀块，55刀架外盖，71为エ件，72为エ件安装座，73为エ件旋转联轴器，74为エ件旋转控制电机，71a为エ件夹紧部位，71b为エ件定位圆柱面，71c为工作定位平面，71d为エ件周向定位槽，72a为エ件夹紧螺栓孔，72b为安装坐定位平面，72c 为エ件周向定位凸台，5 为U型卡槽，54c钢珠，54d为弹簧，21a为刀具卡刀部位，21b刀具轴颈1 (卡刀前后固定面l)，21c为刀具卡刀部位，21d为刀具轴颈2 (卡刀前后固定面2)， 21e为刀具磨削部位。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步的说明。如图1-8所示。ー种微小型双主轴义齿修复机，它包括底座40和安装在底座40上的第一电主轴系统20、第二电主轴系统90、电气箱10和エ件旋转机构70以及气泵、油泵、冷却液系统等， 所述的第一主轴系统20和第二主轴系统90呈同轴线布置，第一电主轴系统20和第二电主轴系统90上安装的刀具及エ件旋转机构70上安装的エ件均伸入加工空间60中且呈水平面垂直安装；所述的第一电主轴系统20和第二电主轴系统90均安装在各自的X轴向进给机构30上；所述的エ件旋转机构30安装在Y轴进给机构100上，Y轴进给机构100安装在 Z轴进给机构120上，Z轴进给机构120安装在底座40上；在所述Y轴进给机构100上还安装有刀库系统50。如图1、2所示。其中
X轴向进给机构30由X向丝杆32、X向丝杠螺母33、X向丝杠螺母支座34、X向导轨 35,X向进给步进电机36、X向同步轮37、X向同步带38和X向滑块39组成，所述的X向导轨35和X向进给步进电机36固定安装在底座40上，X向进给步进电机36通过X向同步轮37和X向同步带28带动X向丝杆32转动的同时带动X向丝杠螺母33和X向丝杠螺母支座34移动，从而带动与X向丝杠螺母支座34相连的第一电主轴系统20或第二电主轴系统90在X向滑块39的约束下X向导轨35移动，如图3所示。 第一电主轴系统20和第二电主轴系统90的结构相同，它们均包括电主轴26、电主轴夹持器25和水套对，所述的电主轴沈安装在电主轴夹持器25上，电主轴夹持器25安装在拖板27上，拖板27安装在X轴向进给机构30的X向滑块四和X向丝杠螺母支座34 上，水套M安装在电主轴26的刀具夹持端上，在电主轴沈的端部安装有水套端盖23，水套端盖23上设有喷水孔22，喷水孔22的进水端与水套M的内腔相连通，水套M的冷却液进 ロ 2 位于电主轴夹持器25上，在主轴夹持器25上还设有防止切削及冷却液进入水套中的正压密封气体进ロ 25d，正压密封气体进ロ 25d通过管道与气泵相连，如图4、5所示。Z轴进给机构120包括Z向进给电机121、Z向拖板122和Z向导轨123，Z向拖板 122呈L形结构，Z向拖板122通过Z向滑块124安装在Z向导轨123上，Z向进给电机121 通过同步带带动Z向丝杠转动，Z向丝杠带动Z向螺母125移动进而带动Z向拖板122在Z 向滑块124的约束下沿导轨123移动，如图2所示。Y轴进给机构100包括Y向电机101、Y向导轨102和Y向拖板103，Y向电机101 安装在ζ轴进给机构120的Z向拖板122上，Y向拖板103通过滑块104活动安装在Y向导轨102上的同时与Y向丝杠螺母相连，Y向丝杠螺母与Y向丝杆相连，Y向丝杆通过同步带与Y向电机101上的同步轮相连，Y向电机101带动同步轮转动，同步轮带动同步带转动， 同步带带动Y向丝杠转动，Y向丝杠带动Y向螺母移动，Y向螺母带动Y向拖板103在Y向导轨102上作上下移动，如图1所示。エ件旋转机构70安装在Y向拖板103上，エ件71通过エ件安装坐72安装在エ件旋转轴75上，エ件旋转轴75的一端通过轴承支承在Y向拖板103上，另一端通过エ件旋转联轴器73与エ件旋转控制电机74相连，エ件旋转控制电机74固定在与Y向拖板103整体相连的支架76上，如图6所示，所述的エ件安装坐72的端面设有与エ件71的エ件定位平面 71c相配的安装坐定位平面72b，在安装坐定位平面72b的ー侧设有エ件夹紧螺栓孔72a， エ件71上设有相应的供螺栓插入定位的工作夹紧部位71a，安装坐定位平面72b上设有与 エ件周向定位槽71d相配的エ件周向定位凸台72c。7、根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的刀库系统50安装在Y向拖板103上，刀具21放置在卡刀块 54上，卡刀块M安装在刀架53上，刀架53穿过Y向拖板103上的导向孔与刀库运动丝杆 52相连，刀库运动丝杆52与刀库控制电机51相连，刀库控制电机51带动刀库运动丝杆52 转动，刀库运动丝杆52通过螺纹带动刀架53在导向孔中移动从而带动卡刀块M移向或移离第一电主轴系统20或第二电主轴系统90实现自动换刀，如图7所示。卡刀块MfiU形卡槽Ma、定位钢珠5 和弹簧54d组成，U形卡槽5 的圆弧形底部尺寸与刀具21的刀杆上的卡刀部位尺寸相配，钢珠5 安装在U形卡槽5 的ー侧中并与弹簧Md的一端相抵，刀具21压入U形卡槽5 吋，刀杆的圆周压迫钢珠5 进入安装孔中，刀杆压装到位后，钢珠5 在弹簧Md的作用下弹出压在刀杆的圆周面上，使刀杆定位在U形卡槽Ma中，如图8所示。详述如下一、 主轴安装部件的设计
主轴安装部件的主轴夹持器结构设计如图4所示。夹持器中间为圆柱形通孔，与电主轴外表面紧密配合，使用螺栓紧固电主轴，拆卸自由。夹持器下面为一平面，与X轴运动平台面接触，以螺栓锁紧，固定牢靠，相对错动变量小。装夹器结构简単，空间体积小，拆卸方便，安装可靠。ニ、冷却系统及液体密封系统的设计
主轴的冷却系统包括主轴夹持器、水套、水套端盖、水泵(未显示)等，如图4所示。图 4中，夹持器前表面设有通孔25a，为电主轴的冷却液入ロ，夹持器端面设有多个较小通孔， 为冷却液的出ロ 22。冷却液经过装夹器流向水套，最终通过水套端盖喷射出去，作为刀具冷却润剂，冷却液通道如图5所示。主轴液体密封系统设计方案如下，夹持器另一面设有一通孔(25d，图4中)，孔内通入正压气体，冷却液开启之前必须打开先通入正压气体，就可确保冷却液在电主轴和夹持器间密封不外泄。三、刀库系统的设计
机床的刀库系统设计如图6所示，其结构包括刀架、刀夹(刀库中用于刀具存放的部位称为刀夹)、刀具、电机及传动装置。为体现专用机床的优越性，刀库只配备义齿加工所必须的刀具种类和数量。刀具类型是定制的磨头针状刀具(如图8所示)，每个主轴配备两把刀具，分别用于粗加工和精加工。刀库设计的特点之一在于刀夹的设计，如图7中的局部放大图所示。刀夹与刀具采用圆柱面相接触的定位方式，定位可靠；采用间隙配合，便于自动换刀刀具的取放；刀夹一侧设有弹簧弹珠锁紧机构，保证刀具安放稳定。弹簧弹珠锁紧机构的原理是当刀具最大直径处与弹珠接触吋，压缩弹簧，刀具到达刀夹最底部吋，弹簧反弹将刀具锁死固定。刀库设计特点之ニ在于专用刀具的设计。本机床可根据加工对象的不同安装相应的刀具，图8中的刀具为定制的磨头针状球头刀。图8中的刀具主要由三个部位組成刀具加工部位21e、刀夹夹持部位21c以及主轴装夹部位21a，三个部位以两个轴颈21b和21d 分隔开。刀具的轴颈部位21b用于刀具在主轴安装时的定位；轴颈部位21d用于刀具在刀库刀夹上放置时的定位。刀具主体选用硬质合金材料，刀具的加工部位有一金刚石磨粒镀层。义齿加工エ艺包含粗加工和精加工两部分，分别采用Φ2球头刀具和Φ1球头刀具。四、エ件装夹部件的设计
エ件装夹机构的设计如图7所示。エ件装夹机构的端面有一圓柱形凸台72b，限制エ 件旋转自由度；圆柱表面有一螺栓孔72a，与エ件圆弧面成45°倾角，限制エ件的轴向移动。为配合该装夹定位要求，エ件末端设有ー装夹部位(由扁平凸台71c和细长圆柱71b 組成)，凸台上有一矩形槽71d，用于圆周定位；圆柱上有一圆弧槽71a用于轴向定位，以螺栓锁死。为解决机床加工精度问题，本发明首先注重主轴选取以及定位安装精度。一方面， 主轴选用高速电主轴。电主轴简化了电机驱动刀具的传动机构，使得机床体积小，重量轻， 更重要的是消除了传动误差；另ー方面，安装时主轴夹持器内孔具有很高的同轴度，保证了两主轴轴线高度同心。主轴高度同心确保了ェ件双面加工时交界面的高度吻合，保证了加
エノ贝里。
为解决机床加工精度问题的另ー举措是对称式结构的设计。第一点，双X轴的左右对称式的分布结构。如上文所述，X轴关于Z轴对称式分布，该结构能够有效的降低加工时的机床振动，减少零件单面受力的弯曲变形，提高了加工精度。第二点，进给机构运动平台的对称式刀轨。每个移动平台拥有两个相互平行的移动导轨，导轨分布在传动丝杠的两侧，且对称分布。这种导轨结构能够保证加工时运动平台两侧受力均勻，运动平稳，机床振动小，保证加工精度。为了保证较高的加工精度，针对义齿修复材料硬脆特性，本发明的加工设备采用磨削式加工エ艺，所使用的刀具是金刚石磨粒镀层的球头针状刀具，粗、精加工刀具分开， 分别为Φ2、Φ1的球头刀。刀具磨削量小，转速高，适合硬质脆性材料的加工，加工表面质量光滑，完全满足口腔修复体的精度要求。机床加工精度的保证还在于传动机构的设计。机床各个运动机构采用同步带传递运动，其优点在于电机安装空间自由，机床重量轻便，传动效率高，最重要的是高速旋转时机床振动小，传动平稳性好，机床加工精度高。本发明另一主要任务是实现义齿修复设备的小型化、桌面化简便操作。为实现这一要求，本发明主要针对主要単元结构进行优化设计，包括了双主轴系统、进给机构系统、 冷却系统，刀库系统エ件装夹系统等。各个系统具体的机构设计在上文已经具体描述。机床的小型化、桌面化是每个系统结构巧妙设计，空间位置合理分布的综合結果。本发明的操作方式如下。本发明选用义齿修复专用加工エ件(标准件，可直接从市场购置)，通过螺栓固定在エ件装夹机构(图7所示)上。エ件装夹机构的端面有一圓柱形凸台72b，限制エ件旋转自由度；圆柱表面有一螺栓孔72a，与エ件圆弧面成45°倾角，限制エ件的轴向移动。为配合该装夹定位要求，エ件末端设有ー装夹部位(由扁平凸台71c和细长圆柱71b組成)， 凸台上有一矩形槽71d，用于圆周定位；圆柱上有一圆弧槽71a用于轴向定位，以螺栓锁死。 该エ件装夹机构操作简单，定位可靠，占用空间小。エ件加工之前需要先启动机床冷却液循环系统，确保主轴能够持久高效正常运转。主轴的冷却系统如图4所示，其结构包括了主轴夹持器、水套、水套端盖、水泵(未显示)等。图4中，夹持器前表面设有通孔，为电主轴的冷却液入口，夹持器端面设有多个较小通孔，为冷却液的出口。冷却液经过装夹器流向水套，最终通过水套端盖喷射出去，作为刀具冷却润滑剤，冷却液通道如图5所示。该冷却系统有效地利用了主轴夹持器内部空间， 避免了冷却通道空间的浪费，减轻机床重量，压缩机床空间体积。由于主轴和夹持器之间的配合并不是完全密封的，冷却液在这两者之间流动可能会造成液体外泄或液体流入电主轴内部的现象，这些现象会造成无法估计的机床事故或人员事故。为了方便解决这ー密封问题，本发明采用了正压气体密封系统，且该系统只是在装夹器上开了一通孔25d，如图4中所示。仅仅ー个通孔就取代了密封器材的使用和密封装置的设计，简化了机床机构和机床设计工作量。在启动机床冷却系统之前必须先打开机床正压密封系统，即将正压气体通过夹持器通孔25d通入夹持器内部。本发明的自动化程度高，操作方便，加工零件时能够自动换刀，一次エ件装夹就能够完成所有加工エ序。为实现自动换刀功能，机床配置了刀库系统，如图6所示。刀库系统主要结构包括刀架、刀夹(刀库中用于刀具存放的部位称为刀夹)、刀具、电机及传动装置。刀架通过联轴器与步进电机相连，由步进电机驱动刀架伸縮；刀架上安装刀夹用于安装刀具。刀夹分为左右两列，分别为左右两主轴提供刀具。义齿修复加工过程只有粗加工和精加工两步エ序，因此每列只配置了两把刀具，分別安装Φ 1、Φ2的刀具。该刀库系统结构非常简单，这完全取决于刀夹和刀具的结构设计，如图7、8所示。刀夹72和刀具21结构设计的优点在于其定位和夹紧机构的设计。刀夹72和刀具21以ー圆柱面和一平面进行定位 (刀夹中的圆柱面和平面分别为图7中所指示的圆柱面72b和71c所指示的平面，刀具中的圆柱面和平面分别为图8中所指示的圆柱面21a和21c所指示的内侧面。刀夹M和刀具 21的夹紧机构由用钢珠Mc、弹簧54d及螺栓(未显示)組成，其工作原理为当刀具最大直径处与钢珠接触吋，压缩弹簧，刀具到达刀夹最底部吋，弹簧反弹将刀具锁死固定，钢珠Mc 和弹簧Md以螺栓固定在螺栓孔中。刀具、冷却液以及正压密封准备完毕之后，机床就可以进入自动加工状态，机床双主轴同时对零件双面进行加工。为了保证机床的加工精度，本发明采取了如下解决方案。一方面，主轴选用高速电主轴。电主轴简化了电机驱动刀具的传动机构，使得机床体积小，重量轻，更重要的是消除了传动误差；另ー方面，安装时主轴夹持器内孔具有很高的同轴度， 保证了两主轴轴线高度同心。主轴高度同心确保了エ件双面加工时交界面的高度吻合，保证了加工质量。为解决机床加工精度问题的另ー举措是对称式结构的设计。第一点，双X轴的左右对称式的分布结构。如上所述，X轴关于Z轴对称式分布，该结构能够有效的降低加工时的机床振动，减少零件单面受力的弯曲变形，提高了加工精度。第二点，进给机构运动平台的对称式刀轨。每个移动平台拥有两个相互平行的移动导轨，导轨分布在传动丝杠的两侧， 且对称分布。这种导轨结构能够保证加工时运动平台两侧受力均勻，运动平稳，机床振动小，保证加工精度。为了保证较高的加工精度，针对义齿修复材料硬脆特性，本发明的加工机床采用磨削式加工エ艺。机床所使用的刀具是金刚石磨粒镀层的球头针状刀具，粗、精加工刀具分开，分别为Φ2、Φ1的球头刀。刀具磨削量小，转速高，适合硬质脆性材料的加工，加工表面质量光滑，完全满足口腔修复体的精度要求。本发明的加工精度的保证还在于传动机构的设计。机床各个运动机构采用同步带传递运动，其优点在于电机安装空间自由，整机重量轻便，传动效率高，最重要的是高速旋转时机床振动小，传动平稳性好，机床加工精度高。本发明未涉及部分如电气控制部分、数据采集与显示等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
1权利要求
1.一种微小型双主轴义齿修复机，它包括底座(40)和安装在底座(40)上的第一电主轴系统(20)、第二电主轴系统(90)、电气箱(10)和工件旋转机构(70)，其特征是所述的第一主轴系统(20)和第二主轴系统(90)呈同轴线布置，第一电主轴系统(20)和第二电主轴系统(90)上安装的刀具及工件旋转机构(70)上安装的工件均伸入加工空间(60)中且呈水平面垂直安装；所述的第一电主轴系统(20)和第二电主轴系统(90)均安装在各自的X轴向进给机构(30)上；所述的工件旋转机构(30)安装在Y轴进给机构(100)上，Y轴进给机构(100)安装在Z轴进给机构(120)上，Z轴进给机构(120)安装在底座(40)上；在所述Y 轴进给机构(100 )上还安装有刀库系统(50 )。
2.根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的X轴向进给机构 (30)由X向丝杆(32)、X向丝杠螺母(33)、X向丝杠螺母支座(34)、X向导轨(35)、X向进给步进电机(36)、X向同步轮(37)、X向同步带(38)和X向滑块(39)组成，所述的X向导轨 (35)和X向进给步进电机(36)固定安装在底座(40)上，X向进给步进电机(36)通过X向同步轮(37)和X向同步带(28)带动X向丝杆(32)转动的同时带动X向丝杠螺母(33)和X 向丝杠螺母支座(34)移动，从而带动与X向丝杠螺母支座(34)相连的第一电主轴系统(20) 或第二电主轴系统(90)在X向滑块(39)的约束下X向导轨(35)移动。
3.根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的第一电主轴系统 (20)和第二电主轴系统(90)的结构相同，它们均包括电主轴(26)、电主轴夹持器(25)和水套(24)，所述的电主轴(26)安装在电主轴夹持器(25)上，电主轴夹持器(25)安装在拖板 (27 )上，拖板(27 )安装在X轴向进给机构(30 )的X向滑块(29 )和X向丝杠螺母支座(34 ) 上，水套(24)安装在电主轴(26)的刀具夹持端上，在电主轴(26)的端部安装有水套端盖 (23)，水套端盖(23)上设有喷水孔(22)，喷水孔(22)的进水端与水套(24)的内腔相连通， 水套(24)的冷却液进口(25a)位于电主轴夹持器(25)上，在主轴夹持器(25)上还设有防止切削及冷却液进入水套中的正压密封气体进口(25d)，正压密封气体进口(25d)通过管道与气泵相连。
4.根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的Z轴进给机构 (120)包括Z向进给电机(121)、Z向拖板(122)和Z向导轨(123)，Z向拖板(122)呈L形结构，Z向拖板(122)通过Z向滑块(IM)安装在Z向导轨(123)上，Z向进给电机(121)通过同步带带动Z向丝杠转动，Z向丝杠带动Z向螺母(125)移动进而带动Z向拖板(122)在 Z向滑块(124)的约束下沿导轨(123)移动。
5.根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的Y轴进给机构 (100)包括Y向电机(101)、Y向导轨(102)和Y向拖板(103)，Y向电机(101)安装在Z轴进给机构(120)的Z向拖板(122)上，Y向拖板(103)通过滑块(104)活动安装在Y向导轨 (102)上的同时与Y向丝杠螺母相连，Y向丝杠螺母与Y向丝杆相连，Y向丝杆通过同步带与Y向电机(101)上的同步轮相连，Y向电机(101)带动同步轮转动，同步轮带动同步带转动，同步带带动Y向丝杠转动，Y向丝杠带动Y向螺母移动，Y向螺母带动Y向拖板(103)在 Y向导轨(102)上作上下移动。
6.根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的工件旋转机构 (70 )安装在Y向拖板(103 )上，工件(71)通过工件安装坐(72 )安装在工件旋转轴(75 )上， 工件旋转轴(75)的一端通过轴承支承在Y向拖板(103)上，另一端通过工件旋转联轴器(73)与工件旋转控制电机(74)相连，工件旋转控制电机(74)固定在与Y向拖板(103)整体相连的支架(76)上。
7.根据权利要求5所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的工件安装坐(72) 的端面设有与工件(71)的工件定位平面(71c)相配的安装坐定位平面(72b)，在安装坐定位平面(72b)的一侧设有工件夹紧螺栓孔(7 )，工件(71)上设有相应的供螺栓插入定位的工作夹紧部位(71a)，安装坐定位平面(72b)上设有与工件周向定位槽(71d)相配的工件周向定位凸台(72c)。
8.根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的刀库系统(50)安装在Y向拖板(103)上，刀具(21)放置在卡刀块(54)上，卡刀块(54)安装在刀架(53)上， 刀架(53)穿过Y向拖板(103)上的导向孔与刀库运动丝杆(52)相连，刀库运动丝杆(52) 与刀库控制电机(51)相连，刀库控制电机(51)带动刀库运动丝杆(52)转动，刀库运动丝杆 (52)通过螺纹带动刀架(53)在导向孔中移动从而带动卡刀块(54)移向或移离第一电主轴系统(20)或第二电主轴系统(90)实现自动换刀。
9.根据权利要求1所述的微小型双主轴义齿修复机，其特征是所述的卡刀块(54)由U 形卡槽(5 )、定位钢珠(5 )和弹簧(54d)组成，U形卡槽(54a)的圆弧形底部尺寸与刀具 (21)的刀杆上的卡刀部位尺寸相配，钢珠(54c)安装在U形卡槽(5 )的一侧中并与弹簧 (Md)的一端相抵，刀具(21)压入U形卡槽(54a)时，刀杆的圆周压迫钢珠(5 )进入安装孔中，刀杆压装到位后，钢珠(54c)在弹簧(54d)的作用下弹出压在刀杆的圆周面上，使刀杆定位在U形卡槽(54a)中。
全文摘要
一种微小型双主轴义齿修复机，它包括底座(40)和安装在底座(40)上的第一电主轴系统(20)、第二电主轴系统(90)、电气箱(10)和工件旋转机构(70)，其特征是所述的第一主轴系统(20)和第二主轴系统(90)呈同轴线布置，第一电主轴系统(20)和第二电主轴系统(90)上安装的刀具及工件旋转机构(70)上安装的工件均伸入加工空间(60)中且呈水平面垂直安装；所述的第一电主轴系统(20)和第二电主轴系统(90)均安装在各自的X轴向进给机构(30)上；所述的工件旋转机构(30)安装在Y轴进给机构(100)上，Y轴进给机构(100)安装在Z轴进给机构(120)上，Z轴进给机构(120)安装在底座(40)上；在所述Y轴进给机构(100)上还安装有刀库系统(50)。本发明结构简单，体积小，加工精度高，操作方便。
文档编号A61C13/08GK102525677SQ20121006276
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者廖文和, 张霖, 涂芬芬, 王杰, 雷小宝 申请人:南京航空航天大学